PROYECTO 4 EVALUACION DE YACIMIENTOS EDUBASS.docx

8/18/2019 PROYECTO 4 EVALUACION DE YACIMIENTOS EDUBASS.docx

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INTRODUCCIÓN

Generalmente, el flujo que se obtiene de un yacimiento es de naturaleza multifásica.La separación física de estas fases es una de las operaciones esenciales en laproducción, tratamiento, transporte de crudos y gases.El objetivo fundamental de un proceso de separación es disgregar los componentesy contaminantes con el fin de optimizar el proceso de comercialización del petróleo yel gas.El separador, por lo general, representa la primera facilidad del procesamiento. or esta razón un dise!o no apropiado del separador puede crear una disminución en lacapacidad de operación de la totalidad de las instalaciones asociadas con elseparador.El dise!o y la evaluación del separador bifásico y trifásico, analizará los principalesrequisitos para obtener una separación adecuada, los principios y procedimientos decálculos en el dise!o de separadores, y presentará especificaciones que

generalmente se utilizan en la adquisición de un separador.

Los equipos de separación, como su nombre lo indica, se utilizan en la industriapetrolera para separar mezclas de líquido y gas.

Las mezclas de líquido y gas, se presentan en los campos petroleros principalmentepor las siguientes causas"

a# or lo general los pozos producen líquidos y gas mezclados en un solo flujo

b# $ay tuberías en las que aparentemente se maneja sólo líquido o gas% pero

debido a los cambios de presión y temperatura que se producen a trav&s dela tubería, 'ay vaporización de líquido o condensación de gas, dando lugar alflujo de dos fases

c# En ocasiones el flujo de gas arrastra líquidos de las compresoras y equipos deprocesamiento, en cantidades apreciables.

Las razones principales por las que es importante efectuar una separación adecuadade líquido y gas, son"

a) En campos de gas y aceite, donde no se cuenta con el equipo de separación

adecuado y además el gas se quema, una cantidad considerable de aceite ligeroque es arrastrado por el flujo del gas tambi&n es quemado, ocasionando grandesp&rdidas si se considera que el aceite ligero es el de más alto valor comercial.

b) (unque el gas se transporte a una cierta distancia para tratarlo, es convenienteeliminarle la mayor cantidad de líquido, ya que este ocasiona problemas, tales como"


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corrosión y abrasión del equipo de transporte, aumento en las caídas de presión yreducción en la capacidad de transporte de las líneas.

c) )omo se menciona, el flujo de gas frecuentemente arrastra líquidos de proceso,como el glicol, los cuales se deben recuperar ya que tienen un valor considerable.

OBJETIVO GENERAL

roveer fundamentos teóricos que permitan una óptima comprensión de laterminología relacionada con el área de la separación de 'idrocarburos, 'aciendo&nfasis en la separación gas*líquido, con el fin de entregar suficiente informaciónpara el dise!o de separadores gas*líquido cilíndrico, ya sean verticales u'orizontales, bifásicos o trifásicos.

1. FUNDAMENTOS DE LA SEPARACIÓN DE HIDROCARBUROS

Los fluidos en la cabeza del pozo son una mezcla multicomponente de mol&culas de'idrógeno y carbono principalmente, donde cada componente tiene diferentedensidad, presión de vapor y otras características físicas y químicas. Estos fluidospueden estar presentes dentro del yacimiento en una o dos fases +líquida yogaseosa# a la presión y temperatura de confinamiento% cuando se encuentran en unasola fase y se le somete a cambios de presión y temperatura, el fluido e-perimentaalteraciones en sus características fisicoquímicas, con ello se genera en la cabezadel pozo la liberación de gas en el seno del líquido, con lo cual se requiere de laseparación física de estas dos fases, siendo esta operación una de las más básicasen el proceso de producción y tratamiento del aceite y gas.

La selección de las condiciones de operación y del equipo requerido de separaciónen la producción de 'idrocarburos, depende fundamentalmente de los objetivos quese pretendan alcanzar. Generalmente estos se orientan a incrementar el ritmo deproducción, reducir los costos por compresión de gas, ma-imizar la recuperación de'idrocarburos líquidos, y a la obtención de productos estabilizados.

ara establecer las condiciones de separación más apropiadas, de acuerdo a lascaracterísticas de los fluidos producidos, se tiene que considerar las siguientesvariables de control" el tipo, el tama!o y los dispositivos internos del separador, eltiempo de residencia del aceite, las etapas de separación, las presiones ytemperaturas de operación y el lugar de instalación de los separadores, por citar algunos ejemplos. Es evidente que e-istirá una combinación de todas estas


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aceite y gas separados. La cantidad de líquido recuperable puede obtener simulandoel proceso de separación en el laboratorio, o matemáticamente mediante el empleode ecuaciones de estado, si se conoce la composición de la mezcla de'idrocarburos producidos.

Me"*%e# c*#t*# $*% c*+$%e#!&" 'e a#

En la determinación de las presiones de separación de un sistema en etapas, sepuede establecer como meta esencial, la minimización de costos de operaciónmantenimiento e inversión por el equipo de compresión, el cual se requiere paratransportar y entregar el gas producido a las condiciones requeridas por petroquímica. En general los costos por este concepto resultan bastantessignificativos, debido esencialmente a los siguientes factores"

• Los vol0menes de gas que se separan en las baterías de recolección son confrecuencia elevados, especialmente cuando se manejan fluidos producidos deyacimientos con aceite volátil, que se caracteriza por tener factores devolumen y relación gas*aceite generalmente mayores de 1.2 m3m3 y de1455 pie3bl respectivamente.

• La presión a la que debe llegar el gas a las plantas de endulzamiento es del

orden de 1555 lbpg4, esto es por especificaciones de dise!o de las propiasplantas

• /ebido a que la distancia entre las estaciones de recolección y las plantas de

endulzamiento es considerable, se requiere que al gas le sea suministradacierta energía adicional para enviarlo a la planta con la presión especificada.

Ace!te ( a# e#tab!l!0a'*

( fin de que el aceite no e-perimente p&rdidas sustanciales por evaporación durantesu almacenamiento, al ser manejado a condiciones superficiales en las refinerías, oal cargar los buques para su e-portación, es necesario estabilizarlo previamente. Elaceite se estabiliza ajustando su presión de vapor de modo tal que esta sea menor que la atmosf&rica a la temperatura má-ima esperada en el medio ambiente.

n gas estabilizado no formará condensados al quedar sometido a los cambios depresión y temperatura que e-perimentará durante su transporte por tuberíassuperficiales. Los condensados se forman al disminuir la temperatura de un gasyo al incrementar su presión, por lo tanto, el gas se estabiliza eliminando loscomponentes que pudieran llegar a condensarse al ser manejado posteriormente.


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En esta forma se ajusta su temperatura de rocío a la presión má-ima de operacióndel gasoducto que lo transportara. 6i el gas no es estabilizado, el agua y los'idrocarburos condensados pueden ocasionar problemas de corrosión.represionamiento en las líneas e instalaciones, formación de 'idratos, incrustaciones

de sales y una disminución en la capacidad de transporte de los gasoductos.

En la práctica, una vez establecido el ritmo de producción, se optimizan laspresiones y n0mero de etapas de separación con el fin de recuperar el mayor volumen de líquidos, sin descuidar los aspectos de estabilización y compresión delgas.

/ebido a la naturaleza multicomponente de los fluidos producidos, conforme másalta sea la presión a la cual se realiza la primera etapa de separación, se obtendráuna mayor cantidad de líquido en el separador, pero si esta presión es demasiado

alta muc'os componentes ligeros permanecerán en la fase líquida y serán liberados'acia la fase gaseosa en el tanque de almacenamiento, por otro lado si esta presiónes demasiado baja, muc'os componentes no permanecerán estables en el líquido,siendo liberados y arrastrados por la corriente de gas. or esto, es muy importanteseleccionar adecuadamente las presiones de separación y el n0mero de etapas,para encontrar un punto de equilibrio que sea económicamente rentable.

. PRINCIPIOS DE SEPARACION

A) M*+e"t,+ 2ca"t!'a' 'e +*3!+!e"t*)

Los fluidos con diferentes densidades tienen diferentes momentum.

6i una corriente de dos fases se cambia bruscamente de dirección, el fuertemomentum o la gran velocidad adquirida por las fases, no permiten que la partículasde la fase pesada se muevan tan rápidamente como las de la fase liviana, estefenómeno provoca la separación.

B) F,e%0a 'e %a3e'a'


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Las gotas de líquido se separan de la fase gaseosa, cuando la fuerza gravitacionalque act0a sobre las gotas de líquido es mayor que la fuerza de arrastre del fluido degas sobre la gota.

C) C*ale#ce"c!a

Las gotas muy peque!as no pueden ser separadas por gravedad. Estas gotas seunen, por medio del fenómeno de coalescencia, para formar gotas mayores, lascuales se acercan lo suficientemente como para superar las tensiones superficialesindividuales y poder de esta forma separarse por gravedad.

D) A'#*%c!&"

La adsorción es el proceso mediante el cual un sólido poroso +a nivel microscópico#es capaz de retener partículas de gas en su superficie tras entrar en contacto con&ste.

na de las aplicaciones más conocidas de la adsorción en el mundo industrial, es lae-tracción de 'umedad del aire comprimido a trav&s de un lec'o de alumina activau otros materiales con efecto de adsorción a la mol&cula de agua. La saturación dellec'o se consigue sometiendo a presion el gas o aire, así la mol&cula de agua esadsorbida por la mol&cula del lec'o, 'asta la saturación. La regeneración del lec'o,se consigue soltando al e-terior este aire comprimido y 'aciendo pasar unacorriente de aire pre*secado a trav&s del lec'o.


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4. MECANISMOS DE SEPARACIÓN.

La separación de mezclas de gas y líquido, se logra mediante una combinaciónadecuada de los siguientes factores"

(# 6eparación por gravedad

7# 6eparación por fuerza centrífuga

)# 6eparación por c'oque

A) Se$a%ac!&" $*% %a3e'a'

Es el mecanismo de separación que más se utiliza, debido a que el equiporequerido es muy simple. )ualquier sección *ampliada en una línea de flujo, act0acomo asentador, por gravedad, de las gotas de líquido suspendidas en una corrientede gas. El asentamiento se debe a que se reduce la velocidad del flujo.

En los separadores el asentamiento por gravedad tiene *lugar principalmente en lasección secundaria, que se conoce tambi&n como sección de asentamiento por gravedad.

6i el flujo es vertical 'acia arriba, como en los separadores verticales, las partículasde líquido que se van a separar caen a contra flujo del gas. Estas partículas delíquido que descienden por la acción de la gravedad se aceleran, 'asta que la fuerzade arrastre se balancea con la fuerza gravitacional. /espu&s de este momento, laspartículas contin0an cayendo a una velocidad constante, conocida como velocidadde asentamiento o velocidad terminal.

La velocidad de asentamiento calculada para una gota de líquido de cierto diámetro,indica la velocidad má-ima que debe tener el gas, para permitir que partículas deeste diámetro o mayor se separen.

ara calcular la velocidad de asentamiento, se puede establecer el siguiente balancede fuerzas que act0an sobre una partícula de líquido en una corriente de gas. 8ig.111.9


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B)

Se$a%ac!&" $*% ,e%0a ce"t%,a

La fuerza centrífuga que se induce a las partículas de líquido suspendidas en unacorriente de gas, puede ser varios cientos de veces mayor que la fuerza degravedad que act0a sobre las mismas partículas. Este principio mecánico deseparación se emplea en un separador, tanto en la sección de separa*ción primariacomo en algunos tipos de e-tractor de niebla, por ejemplo en el e-tractor tipociclónico, 8igs. 111.3 y 111.:.

Las partículas de líquido colectadas en las paredes de un e-tractor de niebla tipociclónico, difícilmente son arrastradas por la corriente de gas. 6in embargo lavelocidad del gas en las paredes del tubo ciclónico, no debe ser mayor de un ciertovalor crítico.

6e recomienda que la velocidad del gas debe ser tal + ;g v4# se debe mantener en955. v es la velocidad del gas a la entrada del tubo ciclónico en pieseg.


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6e conoce como distancia de paro, a la distancia que una partícula de ciertodiámetro, viaja a trav&s de una línea de corriente de gas.

5. SEPARADORES

Es un cilindro de acero que por lo general se utiliza en los procesos de producción,procesamiento y tratamiento de los 'idrocarburos para disgregar la mezcla en suscomponentes básicos, petróleo y gas. (dicionalmente el recipiente permite aislar los'idrocarburos de otros componentes indeseables como los sólidos y el agua.

El separador está constituido por un cuerpo cilíndrico 'orizontal o vertical, dise!adoespecialmente para que por su interior circulen los fluidos que 'an de separarse%equipado con una serie de elementos y dispositivos que favorecen dic'a separación.

P%*ce#* 'e #e$a%ac!&"6

En el caso de mezclas vapor>líquido, la mezcla de fases entra al separador, c'ocacontra un aditamento interno ubicado en la entrada, lo cual 'ace que cambie elmomentum de la mezcla, provocando así una separación gruesa de las fases.6eguidamente, en la sección de decantación +espacio libre# del separador, act0a lafuerza de gravedad sobre el fluido permitiendo que el líquido abandone la fase vapor y caiga 'acia el fondo del separador +sección de acumulación de líquido#. Estasección provee del tiempo de retención suficiente para que los equipos aguas abajopueden operar satisfactoriamente y, si se 'a tomado la previsión correspondiente,

liberar el líquido de las burbujas de gas atrapadas.Se$a%ac!&" $%!+a%!a6

El cambio en la cantidad de movimiento de las fases a la entrada del separador genera la separación gruesa de las fases. Esta zona incluye las boquillas de entraday los aditamentos de entrada, tales como deflectores o distribuidores.

Se$a%ac!&" #ec,"'a%!a6

/urante la separación secundaria se observan zonas de fase continua con gotasdispersas +fase discontinua#, sobre la cual act0a la fuerza de gravedad. Esta fuerza

se encarga de decantar 'asta cierto tama!o de gotas de la fase pesada discontinuaen la fase liviana continua.

7. CONSIDERACIONES INICIALES EN EL DISE8O DE UN SEPARADORVAPOR9L:;UIDO 6


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a# La energía que posee el fluido al entrar al recipiente debe ser controlada.

b# Los flujos de las fases líquida y gaseosa deben estar comprendidos dentro delos límites adecuados que permitan su separación a trav&s de las fuerzasgravitacionales que act0an sobre esos fluidos y que establezcan el equilibrio

entre las fases líquido>vapor.c# La turbulencia que ocurre en la sección ocupada principalmente por el vapor

debe ser minimizada.

d# La acumulación de espuma y partículas contaminantes deben ser controladas.

e# Las fases líquidas y vapor no deben ponerse en contacto una vez separadas.

f# Las regiones del separador donde se puedan acumular sólidos deben, en loposible, estar provistos de facilidades adecuadas para su remoción.

g# El equipo será provisto de la instrumentación adecuada para sufuncionamiento adecuado y seguro en el marco de la unidadplanta a la quepertenece.


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• Las salidas de los fluidos deben estar previstas de los controles de presion.• Las regiones de acumulación de solidos deben tener prevista la remoción de

estas fases.• El separador debe tener válvulas de alivio•

El recipiente debe estar provisto de manómetros, termómetros, controles denivel, etc.• El separador debe tener bocas de visitas.

2. CLASIFICACIÓN DE LOS SEPARADORES

Se$a%a'*%e# b!=#!c*#6on recipientes capaces de separar el gas y líquido inmiscible. 6e emplean paradejar lo más libre posible el gas del petróleo y viceversa a presiones y temperaturasdefinidas.

Se$a%a'*%e# t%!=#!c*#


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6on recipientes capaces de separar el gas y las dos fases de líquidos inmiscibles.or lo general resultan muy grandes porque se dise!an para garantizar que ambasfases +petróleo, aguas# salgan completamente libres una de la otra +agua sinpetróleo y petróleo sin agua#. Estos separadores se emplean para separar el agua

que pueda estar presente en el crudo, con lo cual se reduce la carga en el equipo detratamiento del petróleo y se aumenta la capacidad de transporte en las tuberías.


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Fig. 18. Separador horizontal

Se$a%a'*%e# 3e%t!cale#

La figura 19 es un esquema de un separador vertical. En esta configuración el flujode entrada entra al recipiente por un lado. ( igual que con el separador 'orizontal, eldesviador de ingreso 'ace la separación bruta inicial. El líquido fluye 'acia abajo a lasección de recolección de líquidos en el recipiente, y luego baja a la salida de

líquidos. )uando el líquido llega al equilibrio, las burbujas de gas fluyen en sentidocontrario a la dirección del flujo de líquidos y eventualmente migran al espacio devapor. El controlador de nivel y la válvula de descarga de líquidos opera de la mismaforma como en el separador 'orizontal.El gas fluye sobre el desviador de ingreso y luego arriba 'acia la salida de gas. En lasección de asentamiento de gravedad, las gotas de líquido caen 'acia abajo, ensentido opuesto a la dirección del flujo de gas. El gas pasa por la sección defundicióne-tractor de neblina antes de salir del recipiente. La presión y el nivel sonmantenidos de la misma forma que en el separador 'orizontal


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Fig. 20. Separador esférico.

Ot%a# c*"!,%ac!*"e# (lgunos separadores operan con fuerza centrífuga. (unque los separadorescentrífugos +fig. 41# ocupan un espacio eficiente, no son com0nmente utilizados en

las operaciones de producción porque son sensibles a la tasa de flujo y requieren decaídas en presión mayores a las de las configuraciones standard.Btro tipo de separador utilizado en ciertas aplicaciones de flujo alto de gas bajo delíquidos es el separador de filtro +8ig. 44#. Cstos pueden ser 'orizontales o verticalesen configuración. Los tubos de filtración en la sección de separación inicial funde laneblina líquida en gotas más grandes mientras el gas pasa por los tubos. nasección secundaria, que consiste de aletas u otros elementos de e-tracción de


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neblina, remueve estas gotas fundidas. Este recipiente puede remover el 155D detodas las partículas mayores a 4 micras y el 99D de aquellas 'asta un mínimo de5,= micras.Los separadores de filtro com0nmente son utilizados en las entradas decompresores en estaciones de compresión en el campo, como depuradoras finalescorriente arriba de las torres de contacto de glicol y en aplicaciones de instrumento gas de campo. El dise!o es dependiente del tipo de elemento de filtro utilizado.Los separadores de dos barriles antes eran comunes. En estos dise!os las cámarasde gas y de líquidos están separadas. El flujo entra al recipiente por el barril superior y se c'oca con el desviador de ingreso. Los líquidos libres caen al barril inferior mediante un tubo de flujo. El gas fluye a trav&s de la sección de asentamiento degravedad y se encuentra con el e-tractor de neblina en ruta a la salida de gas. Loslíquidos se drenan mediante un tubo de flujo al barril inferior. )antidades peque!asde gas arrastrado en el líquido son liberadas en el barril de recolección de líquidos yfluyen 'acia arriba por la tubería de flujo. /e esta manera, la acumulación delíquidos es separada de la corriente de gas para que no 'aya oportunidad queoleadas de gas se derramen y vuelvan a arrastrar al líquido. a no se utilizan muc'olas unidades de dos barriles debido a su costo adicional y porque e-isten pocosproblemas con los separadores de un solo barril. ara aplicaciones en las cuales'ay poco flujo de líquido, un separador 'orizontal frecuentemente incluye un líquidode sumidero en el e-tremo de salida para proveer el tiempo de retención de líquidosnecesario. or lo general, esto resulta en un diámetro menor de recipiente.


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Fig. 21. Separador centrífugo Corte AA


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Fig. 22 Separador de filtro.

Ventajas y desventajas de los separadores


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Tabla 5. Rec*+e"'ac!&" 'e t!$* 'e #e$a%a'*%


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?. CAPACIDAD DE UN SEPARADOR

6e entiende por @ca$ac!'a' 'e ," #e$a%a'*% a la cantidad de fluidos, líquidos ygaseosos, que puede procesar eficientemente a separarlos a cada uno en sus fases.

Los valores de capacidad dependen del tama!o del recipiente, de las características delos fluidos para los que fue dise!ado y de las condiciones de operación. Estas 0ltimas,en muc'os casos son determinantes, ya que la capacidad puede verse limitada en unalto grado debido a condiciones de trabajo inadecuadas, para las que el equipo no fuedise!ado y no puede responder eficientemente.

or ejemplo una situación que se puede dar sería que, debido a un impedimento orestricción en la salida de los líquidos, el nivel del mismo dentro del equipo aumente'asta ingresar petróleo a la salida de gas. Esta situación traería aparejado muc'osproblemas operativos, entre los que se deben contar la falta de gas durante el tiempo enque el equipo est& fuera de servicio y las dificultades para realizar la limpieza de todo elsistema de líneas y de control neumático que 'ayan quedado contaminados conpetróleo.

6e puede decir que la capacidad de los separadores es función de los siguientesfactores"

• Diámetro y longitud del recipiente +tama!o del mismo#.

• Diseño y distribución de los dispositivos internos.

• Presión y temperatura de operación.

• Características físicas de los fluidos +densidad, viscosidad,#

• Relación gas-petróleo a la entrada.

• Diámetro y distribución de las partículas líquidas en el gas antes dele-tractor de niebla.

• Nivel del líquido que mantiene el separador.

• Condiciones de fluencia a la entrada +temperatura, velocidad, presión#

• mpure!as contenidas en los fluidos del po!o"

• #endencia a la formación de espumas y parafinas.


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Entre las condiciones operativas que disminuyen la capacidad de un separador, sepueden mencionar las siguientes"

1. or trabajar a muy baja temperatura, lo que aumenta muc'o la viscosidad delpetróleo y consecuentemente, disminuye la facilidad para descargar 'acia lostanques. $ay que recordar que elevar la temperatura de los fluidos que ingresan,tiene la ventaja de disminuir la viscosidad del petróleo y por lo tanto facilitar ladescarga del equipo. Esto se podría lograr con un precalentamiento de los fluidosantes del ingreso al separador. ero tambi&n 'ay que tener en cuenta que unaumento de la temperatura, aumenta tambi&n la cantidad de componenteslivianos que se separan de la corriente líquida y que, sin ser gases, sonarrastrados 'acia la salida de los gases, disminuyendo de esta manera laeficiencia de la separación. or lo tanto es necesario lograr un equilibrio entre

ambos efectos al seleccionar la temperatura de trabajo, o tener en cuenta lanecesidad de enfriar a la salida del separador para recuperar los componenteslivianos que salieron con el gas separado.

4. or trabajar con una presión interior insuficiente como para movilizar los líquidos'asta los tanques, pero tambi&n se debe recordar que elevar la presión deoperación es disminuir la separación de ambas fases, por lo que es necesariotener en cuenta estos efectos al seleccionar el valor de la presión de operación.

3. or instalar una válvula de drenaje de líquidos inadecuada, que produzca muc'arestricción al pasaje o que no abra lo suficientemente rápido como para responder a una variación importante del caudal de entrada.

:. or montar una línea de salida de diámetro reducido, por lo que muc'as vecesconviene sobredimensionar estos diámetros, dado que estas líneas de descargason de recorrido relativamente cortos 'asta los tanques de recepción.

7. ELEMENTOS INTERNOS DEL RECIPIENTE

De#3!a'*%e# 'e E"t%a'a

E-isten muc'os tipos de desviadores pero los más utilizados son dos tipos. El primeroes el deflector de regulación +8ig 13#% &ste puede ser un plato esf&rico, placa plana,planc'a de ángulo o alg0n otro dispositivo que genere un cambio rápido en la dirección y


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velocidad de los fluidos. El dise!o de este regulador se basa principalmente en lacapacidad que tengan de disminuir el impulso +momentum# de impacto.El segundo dispositivo se conoce como ciclón de entrada el cual usa la fuerza centrífugaen lugar de la agitación mecánica para separar el petróleo del gas +8ig 1:#.Esta entrada puede tener una c'imenea ciclónica o usar una carrera de fluido tangencial

a trav&s de las paredes.

Placa# a"t! e#$,+aLa espuma se forma cuando las burbujas de gas se liberan del líquido. La espuma es la

principal causa para un rendimiento pobre en los separadores. La separación de espumalimita la separación de gas*líquido en el separador. ara lograr la separación de espuma&stas partículas deben ser descompuestas. Los parámetros controladores de espumason" una adecuada área de superficie, un tiempo de retención y un estabilizador deespuma como silicón u otras sustancias químicas que sean compatibles con el crudo.Estos parámetros establecerán una tasa adecuada de espuma que permitirá unadescarga de fluidos eficiente y evitará una mezcla entre ella y el gas seco.


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R*+$e'*%e# 'e V&%t!ce#6e utiliza para disminuir la presencia de un vórtice o remolino cuando la válvula decontrol de líquido está abierta, debido a que &ste absorbe gas del vapor y lo remezcla enla salida de líquido.

Extractor de Neblina!a" dos dispositivos #ue son los $%s utilizados& co'ines de $allas de ala$(res )Fig.

1*+ " e,tractores de veleta )Fig. 1-+.

Co'ines de $allas de ala$(res& las gotas de lí#uido pasan a través de la $alla de ala$(re

produciendo un cho#ue entre ellas " generando la coalescencia lo #ue per$ite #ue éstas ca$(iende direcci/n " regresen a la fase lí#uida. stos co'ines con el ta$ao apropiado pueden llegar a

re$over el 99 de las gotas de 10 $icrones,tractor tipo 3eleta& éste o(liga al flu'o de gas a ser la$inar entre las placas paralelas #ue

contienen el ca$(io direccional. 4as gotas chocan con la placa de superficie donde la coalescencia

hace #ue las gotas caigan a la parte lí#uida.


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Fig. 1*. Co'ines de 5a"as de Ala$(res.

E#cl,#a

Localizada en el fondo del separador, divide el separador en dos compartimentos" aceitey agua. 6olo permite que el aceite rebose al compartimiento de aceite.


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partículas más peque!as que el diámetro base, mientras que algunas más grandes endiámetro no se separan. Lo anterior es debido a la turbulencia del flujo, y a que algunasde las partículas de líquido tienen una velocidad inicial mayor que la velocidad promediodel flujo de gas.

La separación en flujo 'orizontal tambi&n está sujeta a los mismos efectos.En la 8ig. FFF.11, se muestra el efecto del tama!o de las partículas en la eficiencia de laseparación, cuando el e-tractor de niebla es del tipo de c'oque o ciclónico. En estafigura se relaciona el tama!o de la partícula con el porciento de partículas eliminadas.6e observa que en un proceso de separación se separa, por ejemplo, un =5D de untama!o de partículas y que sólo se elimina un 44D de las partículas de tama!o 4mientras que se elimina un 95D de partículas de tama!o 3.

El tama!o de las partículas de líquido que se forman en el flujo de líquido y gas, cuandono 'ay agitaciones violentas, es lo suficientemente grande para lograr una buena

eficiencia con los separadores.

Generalmente se especifica en los equipos de separación que el arrastre no es mayor

que 5.1 gal@@pie3. na partícula de 15 micras tiene tan poco volumen, que puede'aber 245,555 partículas de líquido de este tama!o por cada pie c0bico de gas, sin quese e-ceda la especificación aludida.

B) La '!#t%!b,c!&" 'el ta+a* 'e la# $a%tc,la# 'e l/,!'* ( el 3*l,+e" 'e

l/,!'* /,e e"t%a al #e$a%a'*%.

Estos aspectos están íntimamente ligados en la eficiencia de la separación. arailustrarlo se pueden analizar las siguientes situaciones"

)onsid&rese que un separador se instala, para separar un volumen de líquido de 4555galones por cada millón de pie c0bico de gas.

/e este volumen de líquido, 5.= galones están formados por partículas menores de 15

micras. 6i el separador tiene una eficiencia de ?5D para separar partículas menores de15 micras, entonces su eficiencia total será de casi 155D. 6in embargo, si este mismoseparador se utiliza en una corriente de gas, donde el contenido de líquido es de 45galones por millón de pie c0bico, todo formado por partículas menores de 15 micras, laeficiencia total de separación será de ?5D y 'abrá un arrastre de líquido en el flujo degas de : galones por millón de pie c0bico de gas. (sí aunque el separador funcionarabien, no sería el adecuado.


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/e lo anterior se concluye que, en la selección del equipo de separación para undeterminado problema, se deben considerar como aspectos importantes, la distribucióndel tama!o *de las partículas y el volumen de líquido que se va a separar.

C) Vel*c!'a' 'el a#.Generalmente los separadores se dise!an de tal forma que las partículas de líquidosmayores de 155 micras, se deben separar del flujo de gas en la sección de separaciónsecundaria, mientras que las partículas más peque!as en la sección de e-tracción deniebla.

)uando se aumenta la velocidad del gas a trav&s del separador, sobre un cierto valor establecido en su dise!o, aunque se incremente el volumen de gas manejado no seseparan totalmente las partículas de líquido mayores de 155 micras en la sección deseparación secundaria. )on esto se ocasiona que se inunde el e-tractor de niebla y,

como consecuencia, que 'aya arrastres repentinos de bac'es de líquido en el flujo degas que sale del separador.

D) P%e#!&" 'e #e$a%ac!&".

Es uno de los factores más importantes en la separación, desde el punto de vista de larecuperación de líquidos. 6iempre e-iste una presión óptima de separación para cadasituación en *particular.

En ocasiones al disminuir la presión de separación, principalmente en la separación degas y condensado, la recuperación de líquidos aumenta. 6in embargo, es necesarioconsiderar el valor económico del incremento de volumen de líquidos, contra lacompresión e-tra que puede necesitarse para transportar el gas.

La capacidad de los separadores tambi&n es afectada por la presión de separación. (laumentar la presión, aumenta la capacidad de separación de gas y viceversa.

E) Te+$e%at,%a 'e #e$a%ac!&".

En cuanto a la recuperación de líquidos, la temperatura de separación interviene de lasiguiente forma" a medida que disminuye la temperatura de separación, se incrementa larecuperación de líquidos en el separador.

na gráfica de temperatura de separación contra recuperación de líquidos, se muestra

en la 8ig. 111.14. 6e observa que a una temperatura de separación de 558, larecuperación de líquidos en el separador es de apro-imadamente =555 galones por


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millón de pie c0bico de gas, mientras que el volumen de líquidos que se recupera en eltanque de almacenamiento es del orden de 4555 galones por millón de pie c0bico.

(sí pues, es necesario considerar que aunque se tiene la má-ima recuperación de

líquidos en el separador a 558, de los =555 galones por millón de pie c0bico se evaporan

en el tanque de almacenamiento 3555. Este vapor generalmente se libera a laatmósfera, por lo que se ocasionan grandes p&rdidas.

Btros aspectos que 'ay que considerar para utilizar baja temperatura de separación, sonlos siguientes"

a# La separación a baja temperatura necesita equipo adicional de enfriamiento.

b) 6e presentan otros problemas de operación, tal como la formación de 'idratos. Enconsecuencia, para obtener la temperatura óptima de separación, desde el punto devista de recuperación de líquidos es necesario considerar todos los aspectosmencionados.

La temperatura afecta la capacidad del separador al variar los vol0menes de fluido y susdensidades. El efecto neto de un aumento en la temperatura de separación es ladisminución de capacidad en la separación de gas.

F) De"#!'a'e# 'el l/,!'* ( 'el a#.

Las densidades del líquido y el gas, afectan la capacidad de manejo de gas de losseparadores. La capacidad de manejo de gas de un separador, es directamenteproporcional a la diferencia de densidades del líquido y del gas e inversamente

proporcional a la densidad del gas.G) V!#c*#!'a' 'el a#.

El efecto de la viscosidad del gas en la separación, se puede observar de las fórmulaspara determinar la velocidad del asentamiento de las partículas de líquido. La viscosidaddel gas se utiliza en el parámetro AHE, con el cual se determina el valor del coeficientede arrastre. /e la ley de 6toIes, utilizada para determinar la velocidad de asentamientode partículas de cierto diámetro, se deduce que a medida que aumenta la viscosidad delgas, disminuye la velocidad de asentamiento y por lo tanto, la capacidad de manejo degas del separador.

EFICIENCIA DE UN SEPARADOR

6i el separador es eficiente en su operación, el gas captado será limpio, sin 'umedad ysin líquidos. ( la salida del separador no deberá ensuciar la mano o una placa que seinterponga. En caso contrario, si el gas sale sucio, no es eficiente la separación, lo que


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puede deberse a varios factores tales como" alta velocidad de circulación del fluido+muc'o caudal a tratar#, temperatura e-cesiva +se producen muc'os livianos#% retenedor de niebla roto o tapado +no retienen las partículas de líquidos# etc.

6i 'abitualmente un separador entrega un gas limpio y en un determinado momento seproduce un rebase o salida de petróleo por la salida de gas, puede ser que est&ingresando más líquido del que puede tratar o que no sea adecuada la salida de líquidos+muc'a p&rdida de carga por bajo diámetro en la ca!ería de descarga#, o que alguno delos parámetros no están bien regulados, como por ejemplo una temperatura más bajaque lo conveniente lo que provoca elevar la viscosidad del petróleo y aumentar lasdificultades para movilizarlo 'acia afuera del equipo. Es decir que un separador queestaba trabajando bien, por causas ajenas al mismo puede pasar a disminuir tanto sueficiencia que no separe adecuadamente ambas fases. ero como se ve, es de sumaimportancia realizar un diagnóstico adecuado a fin de encontrar la solución correcta al

problema.

. PROBLEMAS DE OPERACIÓN EN LOS SEPARADORES

A) C%,'*# e#$,+*#*#6

• /ificultad para controlar el nivel del líquido.• roblemas en la separación del líquido del gas• robabilidad que el gas y el líquido salgan del separador junto con la espuma y

con ello causar considerables p&rdidas económicas.

B) PRESENCIA DE ARENAS6

•


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E) C*%%*#!&"

Los fluidos producidos del pozo pueden ser muy corrosivos y causar la falla tempranadel equipo. Los dos elementos más corrosivos son /ió-ido de )arbono y el 6ulfuro de$idrogeno.

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